9.Sınıf Fizik Dersi (6. ÜNİTE Elektrostatik) Özeti

Elektrik Yüklenme Çeşitleri

Elektrik yükü, maddenin özelliklerinden biridir ve q ile gösterilir. Elektrik yükünün SI'daki birimi coulomb (C)'dur. Tüm elektriksel olaylar elektronlarla gerçekleştiği ve elektronun yükü bölünemediği için elektronun yüküne temel yük anlamında elementer yük (e.y.) denir. Elementer yük, 1,6·10^-19 C'dur.

Elektrik Yüklerinin Korunumu

Doğada, tıpkı kütleyle enerjinin korunumu gibi elektrik yükünün korunumu da söz konusudur. Bir elektriksel olaydan önceki toplam (net) yük, olaydan sonraki toplam (net) yüke eşittir.

Elektroskop

Elektroskop, cisimlerin yüklü olup olmadıklarını, yüklü cisimlerin yüklerinin cinsini belirlemekte kullanılan bir araçtır. Elektroskobun yapısı, bir metal çubuktan ve bu çubuğun ucuna yerleştirilmiş iki yaprak metalden oluşur. Çubuk, plastik veya cam bir kavanozun içine yerleştirilir. Çubuğun dış ucu bir topuzla sonlanır.

Sonuç

Elektrik yükü, maddenin özelliklerinden biridir ve q ile gösterilir. Elektrik yükünün SI'daki birimi coulomb (C)'dur. Tüm elektriksel olaylar elektronlarla gerçekleştiği ve elektronun yükü bölünemediği için elektronun yüküne temel yük anlamında elementer yük (e.y.) denir. Elementer yük, 1,6·10^-19 C'dur.Doğada, tıpkı kütleyle enerjinin korunumu gibi elektrik yükünün korunumu da söz konusudur. Bir elektriksel olaydan önceki toplam (net) yük, olaydan sonraki toplam (net) yüke eşittir.Elektroskop, cisimlerin yüklü olup olmadıklarını, yüklü cisimlerin yüklerinin cinsini belirlemekte kullanılan bir araçtır.

• https://www.youtube.com/watch?v=mg0m79EeP18
• https://www.khanacademy.org/science/physics/electric-charges-and-fields/electrostatics/v/introduction-to-electric-charge

Elektrostatik

Elektrostatik, hareketsiz elektrik yüklerinin oluşturduğu kuvvetleri ve bu kuvvetlerin etkileriyle ilgili bilim dalıdır. Elektrik yükü, bir maddenin temel parçacıklarının sahip olduğu ve elektriksel etkileşimlere neden olan özelliktir.

Elektroskop

Elektroskop, bir cismin yükünü ve yükünün cinsini belirlemeye yarayan bir cihazdır. Elektroskoplar, metal bir topuz, bu topuza bağlı ince metal yapraklar ve bir cam kapaktan oluşur.

Elektroskopla Yük Belirleme

Yüksüz bir elektroskoba yüklü bir cisim yaklaştırıldığında, elektroskobun yaprakları açılır. Yaprakların açılma miktarı, cismin yükünün büyüklüğüne ve işaretine bağlıdır.

• Eğer cisim pozitif yüklü ise, elektroskobun yaprakları birbirinden uzaklaşır.
• Eğer cisim negatif yüklü ise, elektroskobun yaprakları birbirine yaklaşır.

İletken ve Yalıtkanlar

Maddeler, elektriksel iletkenlik ve yalıtkanlık bakımından sınıflandırılabilir. İletkenler, elektrik yükünü kolayca ileten maddelerdir. Yalıtkanlar ise, elektrik yükünü iletmeyen maddelerdir.

Yüklenmiş İletken ve Yalıtkanlarda Yük Dağılımı

Yüklenmiş iletkenlerde, yük yüzeye eşit olarak dağılır. Yüklenmiş yalıtkanlarda ise, yük yüzeyde birikir.

Yüklenmiş İletkende Yük Dağılımı

Yüklenmiş bir iletkende, yük yüzeye eşit olarak dağılır. Bunun nedeni, iletkenlerdeki elektronların serbestçe hareket edebilmesidir. Elektronlar, iletkenin yüzeyine ulaştıklarında birbirlerini iterek eşit bir şekilde dağılırlar.

Yüklenmiş Yalıtkanda Yük Dağılımı

Yüklenmiş bir yalıtkanda, yük yüzeyde birikir. Bunun nedeni, yalıtkanlardaki elektronların serbestçe hareket edememesidir. Elektronlar, yalıtkanın yüzeyine ulaştıklarında birbirlerini itemezler ve yüzeyde birikirler.

Sonuç

Elektroskop, bir cismin yükünü ve yükünün cinsini belirlemeye yarayan bir cihazdır. Elektroskopla yük belirleme, yüklenmiş iletken ve yalıtkanlarda yük dağılımı gibi konular elektrostatik alanında incelenen konulardandır.

Yük Dağılımı ve Faraday Kafesi

Elektrik yükleri birbirlerini ittiklerinden birbirlerinden olabildiğince uzaklaşmak isterler. İletken maddeler yüklere birbirinden uzaklaşma olanağı verir ama yalıtkan maddeler vermez.

Yüklü Cisimlerde Yük Dağılımı

Bir iletkene herhangi bir yerinden bir miktar yük verilirse bu yük hemen iletkenin dış yüzeyine dağılır. Yalıtkan cisimlere verilen yükler ise birbirlerini ittikleri hâlde birbirlerinden uzaklaşamaz, verildikleri bölgede kalır.

Faraday Kafesi

Michael Faraday, metal bir kafesin içine ve dışına birer elektroskop bağladı ve kafesi çok güçlü yükleme makinesine bağladığında kafesin dışına bağlı elektroskobun yapraklarının açıldığı hâlde içerideki elektroskobun yapraklarının yerinden bile oynamadığını gözlemledi. Faraday kafesinin birçok uygulama alanı vardır. Bunlardan biri de elektronik devrelerdeki elektriksel perdeleme denilen uygulamadır.

Sonuç

Yük dağılımı, bir cismin yüzeyinde veya içindeki yüklerin dağılımıdır. Faraday kafesi, üzerine düşen elektromanyetik dalgaları engelleyen iletken bir kafestir.

Elektriksel Kuvvet

Elektriksel kuvvet, elektrik yükleri arasında etki eden bir kuvvettir. Elektriksel kuvvetin özellikleri şunlardır:

Yüklere Bağımlılığı

• Yüklü cisimlerin birbirlerini ittiğini ya da çektiğini biliyoruz.
• Etkinlik 6.2'de yaptığımız çalışmada, yüklü alüminyum toplar arasındaki elektriksel kuvvetin topların yüklerine nasıl bağlı olduğunu inceledik.
• Çizdiğimiz grafiğe göre, elektriksel kuvvet, etkileşen cisimlerin yüklerinden her biriyle doğru orantılıdır.

Uzaklığa Bağımlılığı

• Etkinlik 6.2'de yaptığımız çalışmada, yüklü alüminyum toplar arasındaki elektriksel kuvvetin toplar arasındaki uzaklığa nasıl bağlı olduğunu inceledik.
• Çizdiğimiz grafiğe göre, elektriksel kuvvet, cisimler arasındaki uzaklığın karesinin tersiyle doğru orantılı yani uzaklığın karesiyle ters orantılıdır.

Coulomb Yasası

• Yüklü, noktasal ya da noktasal sayılabilecek iki cismin arasındaki elektriksel kuvvet; cisimlerin yüklerinin çarpımıyla doğru, yük merkezleri arasındaki uzaklığın karesiyle ters orantılıdır.
• Coulomb Yasasının matematiksel modeli şöyledir:

FE = k. q1 .q2 / d2

Burada FE, elektriksel kuvvet; q1 ve q2, noktasal yükler; d ise noktasal yüklerin ya da yüklü cisimlerin yük merkezleri arasındaki uzaklıktır.

k, Coulomb sabiti denilen bir sayı olup değeri ve birimi aşağıdaki gibidir:

k = 9.10 9 N.m 2.C –2

Sonuç

Elektriksel kuvvet, yüklü cisimler arasında etki eden bir kuvvettir ve Coulomb Yasası ile tanımlanır.

• Elektriksel Kuvvet Nedir? - Coulomb Yasası
• Coulomb Yasası ve Uygulamaları

Elektrik Alanı

Elektrik alanı, elektrik yüklerinin birbirlerine temas etmeden uyguladıkları kuvvet alanıdır. Elektrik alan, vektörel bir büyüklüktür ve E → ile gösterilir.

Elektrik Alan Vektörünün Tanımı

Uzayın herhangi bir noktasındaki elektrik alan vektörü, o noktaya konulan +1 birimlik durgun deneme yüküne etkiyen elektriksel kuvvet vektörüdür.

Sonuç

Elektrik alan vektörü, elektrik alanın şiddetini ve yönünü belirler.

Noktasal Yükün Elektrik Alanının Matematiksel Modeli

Noktasal q yükünden d uzaklıktaki bir noktada elektrik alanın büyüklüğü; E = k. q / d² olur.

Sonuç

Elektrik alanın büyüklüğü, alanı yaratan noktasal yükle doğru, yüke uzaklığın karesiyle ters orantılıdır.

Elektrik Alan Çizgileri

Elektrik alan çizgileri, elektrik alanın yönünü ve şiddetini gösteren eğrilerdir.

Sonuç

Elektrik alan çizgileri, elektrik alanın haritasıdır.

Elektrik Alan Çizgilerinin Özellikleri

• Herhangi bir noktadaki elektrik alan vektörü, o noktadan geçen elektrik alan çizgisine teğettir.
• Elektrik alan çizgileri, pozitif yüklerden başlayıp negatif yüklerde son bulacak şekilde yönelir.
• Elektrik alan çizgilerinin sayısı sonsuzdur.
• Elektrik alan çizgileri birbirini asla kesmez.
• Elektrik alan çizgilerinin şekli, o alanı yaratan noktasal yüklerin dağılımına bağlıdır.

Sonuç

Elektrik alan çizgileri, elektrik alanın özelliklerini gösteren önemli bir araçtır.

Elektrik Alan Çizgileri - Yüklü Cisimlerin Etkileşimi - Cisimleri Elektrikle Yükleme Yolları

Elektrik alanı, yüklü cisimlerin etrafındaki üç boyutlu uzayı kaplar. Bu alan, elektrik yükünün etkisi altında olan bölgedir. Elektrik alanı, elektrik yükleri veya hareketli mıknatıslar tarafından oluşturulur. Elektrik alan çizgileri, elektrik alanının yönünü ve büyüklüğünü gösteren hayali çizgilerdir. Bu çizgiler, pozitif yüklü cisimden başlayarak negatif yüklü cisimde son bulur veya sonsuza kadar uzanır.

Elektrik Alan Çizgilerinin Özellikleri

• Elektrik alan çizgileri, pozitif yüklü cisimden başlayarak negatif yüklü cisimde son bulur veya sonsuza kadar uzanır.
• Elektrik alan çizgileri, birbirine asla temas etmez.
• Elektrik alan çizgilerinin yoğunluğu, alanın büyüklüğü ile doğru orantılıdır.
• Elektrik alan çizgileri, yüklü cisimlerin şekline ve yük miktarına bağlı olarak farklılık gösterir.

Yüklü Cisimlerin Etkileşimi

Yüklü cisimler, birbirlerine elektriksel kuvvet uygularlar. Bu kuvvet, cisimler arasındaki uzaklığa ve yük miktarına bağlıdır. Cisimler arasındaki uzaklık arttıkça, aralarındaki elektriksel kuvvet azalır. Ayrıca, cisimler arasındaki yük miktarı arttıkça, aralarındaki elektriksel kuvvet de artar.

Cisimleri Elektrikle Yükleme Yolları

Cisimleri elektrikle yüklemenin çeşitli yolları vardır. Bunlar:

• Sürtünmeyle yükleme: İki yalıtkan cisim birbirine sürtüldüğünde, elektron alışverişi olur ve cisimler zıt yüklü hale gelir.
• Yüklü bir cisme değme: Yalıtkan bir cisim, yüklü bir cisme değdiğinde, yüklü cisimdeki yüklerden bir kısmı yalıtkan cisme geçer ve yalıtkan cisim de yüklenir.
• Yüklenmiş olan bir cisimle etkileme: Yüklenmiş olan bir cisim, yüksüz bir cisme yaklaştırıldığında, yüksüz cisimdeki serbest elektronlar yüklü cisme doğru hareket eder ve yüksüz cisim de yüklenir.

İşte konuyla ilgili bir video linki: Elektrik Alan Çizgileri ve Yüklü Cisimlerin Etkileşimleri

Daha fazla bilgi için şu kaynaklara da bakabilirsiniz:

• Electric Field Lines | Khan Academy
• Electric field | Britannica

Elektrostatik

Elektrostatik, duran yüklerin davranışını inceleyen fiziğin bir dalıdır. Elektrostatik, elektriğin temel yasaları olan Coulomb yasası ve elektrostatik potansiyel yasası tarafından yönetilir.

Yalıtkan ve İletken Cisimler

Yalıtkan Cisimler: Yalıtkan cisimler, elektrik yükünün içinden geçemediği cisimlerdir. Plastik, kauçuk ve cam gibi maddeler yalıtkandır. İletken Cisimler: İletken cisimler, elektrik yükünün içinden kolayca geçebildiği cisimlerdir. Metal ve su gibi maddeler iletkendir.

Pozitif ve Negatif Yükler

Elektrik yükü, iki tür olabilir: pozitif yük ve negatif yük. Pozitif yük, proton adı verilen atom altı parçacık tarafından taşınır. Negatif yük, elektron adı verilen atom altı parçacık tarafından taşınır. Protonların yükü pozitif, elektronların yükü negatiftir.

Yükleme Yöntemleri

Yükleme Yöntemleri: Yüklemenin farklı yöntemleri vardır. Bu yöntemler şunlardır: Sürtünmeyle Yükleme: İki farklı cisim birbirlerine sürtülürse, yük transferi gerçekleşir ve cisimler yüklü hale gelir. Temasla Yükleme: Yüksüz bir cisim, yüklü bir cisme değdirilirse, yük transferi gerçekleşir ve cisimler yüklü hale gelir. İndüksiyonla Yükleme: Yüksüz bir cisim, yüklü bir cisme yaklaştırılırsa, indüklenen yükler cisimde dağılır ve cisim yüklü hale gelir.

Elektriksel Kuvvet

Elektriksel kuvvet, yüklü cisimler arasında etki eden kuvvettir. Elektriksel kuvvet, Coulomb yasası tarafından verilir. Coulomb yasasına göre, iki yüklü cisim arasındaki elektriksel kuvvet, yüklerin büyüklüğü ile ters orantılı, aralarındaki uzaklığın karesi ile doğru orantılıdır.

Elektrostatik Alan

Elektrik alan, bir bölgedeki elektriksel kuvvetin büyüklüğünü ve yönünü veren vektörel büyüklüktür. Elektrostatik alan, yüklü cisimler tarafından oluşturulur. Elektrostatik alanın çizgileri, yüklü cismin yüzeyinden başlayarak dışarı doğru uzanır.

Elektrostatik Potansiyel

Elektrostatik potansiyel, bir bölgedeki elektriksel potansiyel enerjisinin büyüklüğünü ve yönünü veren skaler büyüklüktür. Elektrostatik potansiyelin çizgileri, yüklü cismin yüzeyinden başlayarak dışarı doğru uzanır.

Elektrostatik Yalıtım

Elektrostatik yalıtım, elektrik yükünün bir cisimden diğerine geçmesini önlemek için kullanılan yöntemdir. Elektrostatik yalıtım, elektronik cihazları korumak için kullanılır.

Sonuç

Elektrostatik, duran yüklerin davranışını inceleyen fiziğin bir dalıdır. Elektrostatik, elektriğin temel yasaları olan Coulomb yasası ve elektrostatik potansiyel yasası tarafından yönetilir.